螺纹系列
螺纹系列是几组直径/螺距的组合，由一系列直径和每英寸的牙数来区分。统一螺纹系统有11个标准螺纹系列。只有3种对机加工紧固件最重要
——粗牙（UNC），细牙（UNF）和8牙（8—UN）。
如今的统一粗牙螺纹是以19世纪中期惠氏发明的螺纹系列为模板。他选择相对粗大螺距的螺纹，多半是由于当时有限的加工水平。多年之后，随着生产能力的提高，生产更精密、更细螺距的螺纹成为可能。出现了许多专用螺距系列，现在称为统一细牙系列是最受欢迎的一种。随着螺纹加工技术的提高，两种螺纹系列（粗牙和细牙）显然不能满足所有的工程应用。结果，螺距系统中又加进许多恒定螺距系列，8—UN就是其中之一。这种系列只有一个螺距，适用于系列内所有直径。
细牙与粗牙螺纹
细牙与粗牙螺纹各自的优点一直是紧固件业界激烈争论的问题。
支持细牙螺纹的人指出：
1．由于拉伸应力区面积较大，细牙的抗拉强度较高。
2．由于细牙的小径较大，抗扭转和横向剪切强度的能力较高。
3．细牙螺纹能够更好地拧入薄壁工件，拧入硬制材料也更容易。
4．因为其螺旋线角度较小，可以更接近调整精度。达到螺栓顶载荷所需力矩较小。在容易出现振动的场合防松性更好。
在后几项讨论中，第一点（调整精度）是明显的。其他两点（力矩小和防松）不太具有说服力。因为相对于以防松影响更大的其他因素，粗牙和细牙在这点上的区别很小。
支持粗牙的列举了下列优点：
1．在相同接触长度上，粗牙螺纹的抗剪切强度较高，尤其是内螺纹。
2．因为随着螺距增大，牙底处的应力集中系数减小，粗牙产品应该表现出更好的抗疲劳性能。
3．粗牙更能承受搬运和船运过程中的野蛮作业。
4．螺纹不容易交错，安装和拆卸更快更容易。
5．当发生螺母加载膨胀而引起有害的螺纹旋合长减小时，以及由于腐蚀造成强度减小时，粗牙更具保护性。
6．2A/2B等级配合使螺纹具有较大的最小间隙，允许螺纹进行较厚的涂层或镀层。
7．对于易碎或易剥落的脆性材料，粗牙更适合。
上述争执持续多年，无论是粗牙还是细牙哪一方都没有获得绝对的支持--一个合理的说法是：都有优缺点。过去20年可以看出趋势现在已经逐渐转变为：粗牙螺纹更受欢迎。其原因主要是由于简单的螺纹更具经济效益，而并非具有其他技术优势。
在北美，尺寸小于No（0.190in）和大于lin的细牙紧固件实际上是不存在的。粗牙紧固件在从最小尺寸到最大尺寸范围内的所有紧固件产品中都普遍存在。对于大于lin的紧固件，8牙系列和粗牙螺纹同样受欢迎。
特殊螺纹设计
考虑到选择紧固件的最大经济利益，首先考虑的是粗牙、细牙或8牙系列，这些具有统一螺纹的标准尺寸产品。对于所有工程应用，这种选择是最基本的，事实也是如此。原因很简单，标准直径/螺距的统一螺纹是经过难的，他们的尺寸、加工工具和螺纹测量仪器完全标准化，产品种类繁多，有很多设备和供应商可供选择。
偶尔，由于技术原因，没有合适的标准直径/螺距组合。工程师必须设计一个特殊的螺纹。这时回顾以前的案例可能会有帮助。
我们假定设计一个33/64mm—11的应用，必须采用钢螺栓来连接一个零部件与铝制基体。基体内的自攻孔可能达lin深。由于工作中螺栓暴露于恶劣环境中，螺栓必须经过特殊的热浸镀锌厚镀层处理，最小厚度达0.0003in。螺纹为统一螺纹牙型，2A/2B级公差，镀层后必须保留外螺纹基本偏差。工作载荷经常波动，计算出的螺栓拉伸载荷最大达到10000lbs。螺栓的初始拧紧将使螺栓预加载超出工作载荷。
确定内、外螺纹的尺寸极限并检查紧固件强度对于应用是否充分。
对于33/64 in .—11螺纹，
D=33/64 in .=0.5156 in .
N=每英寸牙数=11
P=螺距=1/n =0.0910 in .
对于外螺纹
基本大径=D=0.5156 in。
基本中径=E=D－hb=0.5156－０。６４９５３×0.0910=0.4565 in。
中径公差，2A级=0.0015 ＋0.0015 ＋0.015 =0.0056 in .
（注意：Le=螺纹旋合长3 度，假定 1.5D=3 2 0.773 in，随后检测。）
大径公差，2A级=0.060 3 2=0.0121 in.
基本偏差，2A级=0.300级2A p . d .
公差=0.0017in
因此
大径，max＝0.5156－0.0017＝0.5139 in
大径，min＝0.5139－0.0121＝0.5018 in
中径，max＝0.4565－0.0017＝0.4548 in
中径，min＝0.4548－0.0056＝0.4492 in
但是，这些极限值现在必须进行调整以便外螺纹镀层后能够保持2A级余量，并且最小镀层厚度0.0003in。
以下是（镀前）极限值：
大径，max＝0.5139－3×0.0003＝0.5130 in
大径，min＝0.5018－2×0.0003＝0.5012 in
中径，max＝0.4548－6×0.0003＝0.4530 in
中径，min＝0.4492－4×0.0003＝0.4480 in
基本＝K＝D－２hn＝0.5156－2×0.54127×0.0910＝0.4172 in
基本中径＝Ｅ＝0.4565 in
中径公差，2B级＝1.300级2A p . d . 公差＝0.0073 in
小径公差，2B级＝0.25p－0.4p2＝0.0194 in
?
结果：
小径，min＝0.4172 in
小径，max＝0.4172＋0.0194＝0.4366 in .
中径，min＝0.4565 in .
中径，max＝0.4565＋0.0073＝0.4638 in .
现在知道了螺纹尺寸的极限值，可以检测紧固件的抗拉强度。
应力面积计算公式。
拉伸应力面积＝As＝0.7854(D－ )2＝0.143 sq . in .
外螺纹脱扣面积＝As＝3.1416×Ｌe×Kn max×
n＋［ 0.57735（Es min－Kn max）］
＝3.1416×Le×0.4366×11［ ＋0.57735（0.4480－0.4366）］＝0.785Le
内螺纹脱扣面积＝Ass＝301416×Le×Ds min×
n＋[ 0.57735（Dsmin－En max）]
＝3.1416×Le×0.5012×11［ ＋0.57735（0.5012－0.4638）］＝1.16Le
承载10000lbs .的螺栓，所受应力10000/0.143＝69930 psi .。参见B—15页表2，最合适的钢种为SAE 5级钢，最大载荷应力85000psi，最小抗拉强度120000psi。
正如前面重点强调的，如果由于安装时的过度拧紧或工作中的应力过大造成失效，失效模式应是螺栓断裂而不是螺纹脱扣。因此，必须计算出充足的螺纹旋合长度以提供有效强度来防止螺纹脱扣。无论内螺纹还是外螺纹都必须仔细研究。而且，为达到充分的安全性，螺纹必须承受的载荷应该是螺栓在拉伸方向的最大载荷，而不是规定的最小载荷。
5级钢制螺栓规定的最大硬度断裂强度C34。参见B—9页表1，C34硬度约相当于抗拉强度153000psi，即可能的螺栓断裂强度约为21800 lbs.。
5级钢的最小剪切强度预计为其规定最小拉伸强度的60%，即70000psi。螺纹的剪切面积为0.785Le sq . in.。Le的
计算如下：
Le＝ ＝0.397 in .
铝制材料的合理最小剪切强度为25000psi。自攻孔的脱扣面积为1.16Le，Le计算如下：
Le＝ ＝0.752 in .
根据前文的假下，螺纹旋合长度为1.5D（0.768 in .）。这一长度已足够，可以与自攻孔深度配合，铝制基体也能够容纳。
